【正文】 也 難以保證；體積大 、漏電和 損 耗大 更是致命的弱點(diǎn)。目前，市場(chǎng)上常見的波形發(fā)生器大多數(shù)是 純硬件的搭接而成，且波形 的 種類有限 的，多為 方波、正弦 波、鋸齒波 、三角波等波形。 該系統(tǒng)以簡(jiǎn)易為出發(fā)點(diǎn)，用熟悉的單片機(jī) STC89C52 作為主控芯片 ,選用低功耗芯片AD9834 為信號(hào)產(chǎn)生芯片。通過(guò)邏輯探勾輸出，調(diào)試起來(lái)簡(jiǎn)單快捷。 波形發(fā)生器是一種數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器 ，在調(diào)試硬件時(shí)常常需要加入一些信號(hào)，以觀察電路工作是否正常。本文介紹了用 AD9834 設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器的基本框架，詳細(xì)闡述了該芯片的基本性能和使用方法，分析了它與單片機(jī)結(jié)合產(chǎn)生波形的具體措施。蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） i 基于 AD9834 的波形發(fā)生器的設(shè)計(jì) 目 錄 前言 ........................................................... 3 第 1 章 緒論 .................................................... 4 第 節(jié) 研究的背景和意義 ...................................... 4 第 節(jié) 波形發(fā)生器的發(fā)展?fàn)顩r ................................... 4 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) ............................................ 6 第 節(jié) 單片機(jī)主控模塊 ........................................ 6 第 節(jié) 液晶模塊 ............................................. 10 第 節(jié) DDS 模塊 .............................................. 12 第 3 章 硬件電路的設(shè)計(jì) ......................................... 15 第 節(jié) 單片機(jī)主控電路及液晶顯示電路 .......................... 15 第 節(jié) AD9834 電路設(shè)計(jì) ....................................... 15 第 節(jié) 按鍵電路 ............................................. 16 第 節(jié) 增益可控電路 ......................................... 16 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................... 18 第 節(jié) Keil 軟件的介紹 ....................................... 18 第 節(jié) 系統(tǒng)軟件的 整體設(shè)計(jì) ................................... 18 第 節(jié) 程序設(shè)計(jì)原理 ......................................... 19 第 節(jié) 信號(hào)產(chǎn)生的程序 ....................................... 20 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................... 21 第 節(jié) 硬件調(diào)試 ............................................. 21 第 節(jié) 軟件調(diào)試 ............................................. 21 第 節(jié) 調(diào)試結(jié)果 ............................................. 21 結(jié)論 .......................................................... 25 參考文獻(xiàn) ...................................................... 26 致謝 .......................................................... 27 附錄 .......................................................... 28 附錄 1：實(shí)物照片說(shuō)明 ........................................... 28 附錄 2：系統(tǒng)原理圖 ............................................. 28 附錄 3：部分源程序 ............................................. 29 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 1 頁(yè) 基于 AD9834 的波形發(fā)生器的設(shè)計(jì) 【 摘要 】 ： 本設(shè)計(jì) 核心問題是設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器，使之輸出不同頻率的正弦波、三角波和方波，并通過(guò)按鍵切換輸出的波形，也可 以 改變頻率 和 輸出的幅度。并 且對(duì) DDS這一技術(shù)做了比較詳細(xì)的分析，也展望它的發(fā)展前景。 而 一般的信號(hào)發(fā)生器，不但笨重，而且只發(fā) 生 一些簡(jiǎn)單的波形，不能滿足需要。 直接數(shù)字頻率合成（ DDS）技術(shù) 是 繼 1971 年問世以來(lái) [1]，由 于它低成本、低功耗、高分辨率、頻率切換時(shí)間短、相位連續(xù)、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，在電信和電子儀器領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。且使用 DDS 器件，具有體積很小，電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)可以做得很小 ，甚至可以作為手持設(shè)備使用，這就正好滿足了當(dāng)前技術(shù)的需要。 信號(hào)發(fā)生器作為一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的 信號(hào)發(fā)生器 可以完全由硬件電路搭接而成，如采用 555 振蕩電路發(fā)生方波、正弦波和三角波 的電路便是可 取的路經(jīng)之一，不用依靠單片機(jī)。一旦工作需求功能有增加，則電路復(fù)雜程度會(huì)大大增加。 一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，由于單片機(jī)這種特殊的結(jié)構(gòu)形式，在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，它承擔(dān)了大中型計(jì)算機(jī)和通用微型計(jì)算機(jī)無(wú)法完成的一些工作，使其具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，因此在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了迅猛的發(fā)展。這個(gè)時(shí)期的波形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，而蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 5 頁(yè) 且模擬器件構(gòu)成的電路存在著價(jià)格貴、功耗大 、尺寸大等缺點(diǎn)，并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號(hào)波形，則電路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。 90 年代末，出現(xiàn)幾種真正高價(jià)格、高性能的波形 發(fā)生器、但是 HP 公司推出了型號(hào)為 HP770S 的信號(hào)模擬裝置系統(tǒng)，它 是 由 HP1776A 波形發(fā)生軟件 和 HP8770A 任意波 形數(shù)字化 組成。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 6 頁(yè) 第 2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要完成對(duì)鍵盤的響應(yīng)、液晶的顯示、 AD9834 頻率和波形的設(shè)定等功能的控制，起到總控和協(xié)調(diào)各模塊之間工作的作用。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外 STC89052 可 以 降 到 0Hz 靜態(tài)邏輯操作， 它 支持 2 種軟件 也 可 以 選擇節(jié)電模式。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 兩個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只 5 個(gè)中斷源，例如SST89E58RD 就有 9 個(gè)中斷源。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。當(dāng)主電源 VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將＋ 5V 電源自動(dòng)兩個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)時(shí)鐘振蕩周期 )的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。此引腳 接 EPROM 的 OE 端。如有則說(shuō)明基本上工作正常。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 9 頁(yè) 平時(shí)不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 端也以振蕩頻率的 1/6 固定輸出正脈沖，因而 ALE 信號(hào)可以 用作對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。 此引腳的第二功能 PROG 在對(duì)片內(nèi)帶有 4KB EPROM 的 8751 編程寫入 (固化程序 )時(shí)，作為編程脈沖輸入端。對(duì)于無(wú)片內(nèi) ROM 的 8031 或 8032,需外擴(kuò) EPROM，此時(shí)必須將 EA 引腳接地。當(dāng) P0 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器 (地址 80H)寫入全 1,此時(shí) P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。 P1 口 (～ ， 1~8 腳 )： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。 P口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 P3 口與其它 I/O 端口有很大的區(qū)別，它的 每個(gè)引腳都有第二功能，如下： ： (RXD)串行數(shù)據(jù)接收 ： (RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送 ： (INT0)外部中斷 0 輸入 ： (INT1)外部中斷 1 輸入 ： (T0)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 的外部計(jì)數(shù)輸入 ： (T1)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 的外部計(jì)數(shù)輸入 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 10 頁(yè) ： (WR)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ： (RD)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 . STC89C52 單片機(jī)的中斷系統(tǒng) STC89C52 系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。 第 液晶模塊 液晶顯示器 (LCD)英文全稱為 Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。本系統(tǒng)顯示部分用的是 LCD液晶模塊，采用一個(gè) 16 1 的字符型液晶顯示模塊。 VEE（ 3 腳）：液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 DB0（ 7 腳）： 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） DB1（ 8 腳）： 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 DB2（ 9 腳）： 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 DB3（ 10 腳）： 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 DB4（ 11 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 DB5（ 12 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 DB6（ 13 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 DB7（ 14 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù) 總線 7 位（最高位） 寄存器選擇控制如表 21： 表 21 寄存器選擇控制 RS R/W 操作說(shuō)明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7）以及讀取位 地 址計(jì)數(shù)器（ DB0~DB6） 值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 12 頁(yè) 第 DDS 模塊 . DDS 技術(shù)簡(jiǎn)介 直接數(shù)字合成技術(shù)是美國(guó)學(xué)者于 1971 年提出的，即以全數(shù)字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一中新的頻率合成原理，稱之為直接數(shù)字頻率合成器 (Direct Digital Synthesis)。從 20 世紀(jì) 80 年代末，通過(guò)深入的研究認(rèn)識(shí)了 DDS 雜散的原因及其分布規(guī)律后，對(duì) DDS 相位累加器進(jìn)行了改進(jìn)， ROM 數(shù) 據(jù)進(jìn)行了壓縮，使用了抖動(dòng)注入技術(shù)以及對(duì)DDS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。它的核心是相位累加器，由 N位加法器與 N 位相位寄存器構(gòu)成，類似一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器。將相位寄存器的輸出與相位控制字相加得到的數(shù)據(jù)作為一個(gè)地址對(duì)正弦查詢表進(jìn)行尋址，查詢表把輸入的地址相位信息映射成正弦波幅度信號(hào)，通過(guò) D/A 變換器把數(shù)字量變成模擬量，再經(jīng)過(guò)低通濾波器平滑并濾除不需要的取樣分量，以便輸出頻譜純凈的正弦波信號(hào)。 提供了相位 調(diào)制和脈沖調(diào)制的功能。串口的操作時(shí)鐘頻率最高達(dá)到 40MHz，并且有 DSP 和微控制器標(biāo)準(zhǔn)兼容。電流和 RSET 的關(guān)系： IOUTFULLSCALE=18*FSADJUST/RSET FSADJUST=(額定 ),REST= ?Ω (典型值 ) REFOUT（ 2 腳）： 輸出參考電壓。 DVDD（ 5 腳）：數(shù)字部分正極電源。 DGND（ 7 腳）： 數(shù)字的接 地 。 FSELECT（ 9 腳）： 頻率選擇輸入端。 PSELECT（ 10 腳）：相位選擇輸入端， PSELECT 控制相位寄存器 ,PHASE0/PHASE1,增加到相位累加器的輸出，要用相位寄存器時(shí)可由 FSELECT 腳或 PSEL 位來(lái)選擇，當(dāng)由FSEL 位控制時(shí)， FSELECT 腳應(yīng)接在 CMOS 的高或低 。 SLEEP（ 12 腳）：激活高位數(shù)字輸入端，當(dāng)此 引 腳置高， DA 轉(zhuǎn)換關(guān)閉。 SCLK（ 14 腳）：串行時(shí)鐘輸入。當(dāng) FSYNC 拉低，內(nèi)部邏輯電路就會(huì)告知芯片一位新的字節(jié)進(jìn)入了 。比較器能夠由正弦波 DA 轉(zhuǎn)換的輸出產(chǎn)生方波。這是一個(gè)高阻抗電流源。 第 單片機(jī)主控電路及液晶顯示電路